從中國湖線空間格局看陸地碳匯有限和碳排放增加

    背景：為應對全球氣候變化風險，實現(xiàn)2015年《巴黎協(xié)定》目標，中國政府鄭重承諾2030年實現(xiàn)碳峰值，2060年實現(xiàn)碳中和。非化石能源的使用率預計將從20 %增加到25 %，森林蓄積量將從4500萬立方米增加到60億立方米。為了實現(xiàn)中國的目標，國內正在推動全面的綠色轉型，并正在構建一個基于清潔、高效、綠色和安全的現(xiàn)代質量管理體系。中國政府旨在通過碳捕獲技術和植樹造林來平衡釋放的CO2排放和碳匯，從而實現(xiàn)“零碳排放”。認識到這一點，許多相關研究都有碳中和(CPCN)的目標。

    近期關于中國碳排放和碳峰值的研究主要集中在三個方面:中國能否實現(xiàn)碳峰值目標，碳峰值何時可能實現(xiàn)，以及不同的發(fā)展方式如何影響碳峰值的時間。

    盡管目前的研究已經(jīng)取得了一些關于中國碳排放和碳匯的成果，但不同研究之間存在顯著差異，目前尚不清楚中國碳排放和碳匯的長期時空變化是否表現(xiàn)出特定的空間模式，如湖線。因此，基于排放因子、庫存法、渦動協(xié)方差方法，該研究計算了中國的碳排放（2003-2018年）和陸地碳匯（2003-2020年）。從湖線空間格局的角度分析了碳排放和陸地碳匯的時空演變和平衡狀態(tài)。其目的是加深對中國碳排放和陸地碳匯之間時空關系的理解，并為支持碳相關政策的調整和促進中國CPCN的實現(xiàn)提供替代見解。

實驗：北京師范大學水科學學院，城市水循環(huán)與海綿城市技術北京重點實驗室收集了16種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括關于能源消耗和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的信息。能源消耗數(shù)據(jù)包括原煤、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油和天然氣，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料數(shù)據(jù)包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用地膜、牲畜存欄量以及灌溉土地、稻田、森林和草地以及耕地面積（表1）。這些數(shù)據(jù)用于計算能源消耗、農(nóng)業(yè)活動和CH4的碳排放。根據(jù)各省的空間尺度和研究的時間尺度處理的數(shù)據(jù)被用作碳排放公式的輸入，以計算三種類型的碳排放。

遙感和氣象數(shù)據(jù)：為了計算陸地碳匯并分析其變化，該實驗室收集的地表植被數(shù)據(jù)、土地利用和覆蓋數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù)（表2）。地表植被數(shù)據(jù)用于計算陸地碳匯，凈初級生產(chǎn)力數(shù)據(jù)來自中分辨率成像光譜儀的MYD17A3HGF產(chǎn)品（單位:千克/平方米/年）。空間分辨率為500米，時間分辨率為8天，分析期為2003-2020年。數(shù)據(jù)產(chǎn)品的比例因子為0.0001，無效日期范圍為32761–32767。

結果：研究結果表明，碳排放量顯著增加。在2003年至2018年期間（圖2）。2003年，中國大陸的碳排放總量為7.90皮克，但2018年達到18.95皮克，即15年間增長了2.40倍。同時，31個省份的平均排放力顯著上升；平均排放量值在2003年為2.549億噸，2018年為6.1127億噸，即以每年2336萬噸的速度呈顯著增長趨勢（R2 = 0.94，p《0.01）。

圖2：中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳排放，包括31個省份（2003–2018年）。

排放量較高的省份位于中國大陸東部沿海以及北部、東北部、西南部和中西部能源區(qū)。這些省份的社會經(jīng)濟狀況在這兩個時期有所不同，但一些省份不僅在第一時期而且在第二時期都有很高的經(jīng)濟發(fā)展速度。東部沿海地區(qū)是中國重要的經(jīng)濟帶，該地區(qū)的廣東、江蘇、山東和浙江等省的碳排放量很高。中國北部的河南省和河北省也有很高的碳排放量。在中國東北，黑龍江省有一個巨大的經(jīng)濟作物基地，在第一階段產(chǎn)生了大量的碳排放。同樣是在第一個時期，包括山西、陜西和內蒙古在內的中國中西部能源區(qū)碳排放量很高，中國西南部欠發(fā)達的四川和貴州省也是如此。

結論：該研究基于排放因子法、庫存法和渦度協(xié)方差法，得出的結果如下。與碳排放的增加相比，碳匯的增加有限，企業(yè)社會責任仍然不足，通常維持在10%左右。因此，必須采取更有力的政策來控制碳排放和增加碳匯。中國的碳排放量從2003年的7.90皮克大幅增加到2018年的18.95皮克。2012年后，中國進入減排階段，碳排放增長率從2003年至2011年期間的1皮克/年降至2012年至2018年期間的0.30皮克/年。陸地碳匯量也從2003年的1.18皮克緩慢增加到2020年的1.39皮克，但與碳排放量相比，其增加速度有限。碳排放和碳匯的湖線空間格局顯示出一種不平衡狀態(tài)，這有可能打破中國現(xiàn)有的隱含的人-碳關系。這種不平衡主要體現(xiàn)在湖線西北側省份碳排放排名及其占中國碳排放總量的比例加速上升。然而，它們的GDP排名并沒有明顯改善，而湖線東南側的省份對GDP和中國陸地碳匯的貢獻最大。該研究旨在了解中國碳排放與陸地碳匯之間的時空關系，并為碳相關政策的調整提供不同的見解，從而促進CPCN的實現(xiàn)。

來源：Cai, Zihao Pan, Yifan Zhu, Danyang Feng, Baichi Zhou,Limited terrestrial carbon sinks and increasing carbon emissions from the Hu Line spatial pattern perspective in China,Ecological Indicators,

Volume 162,2024,112035,ISSN 1470-160X,